Clasificación y Principios Operacionales de Detectores de Radiación Ionizante

Posted on por

Tipos de Detectores de Ionización Gaseosa y sus Diferencias

Los principales tipos de detectores basados en la ionización gaseosa, diferenciados por el aumento diferencial del potencial aplicado, son:

  • Cámara de ionización
  • Contador proporcional
  • Contador Geiger-Müller

Cámara de Ionización

Explicación del Funcionamiento

En condiciones normales, estos dispositivos se comportan como aislantes. Si se insertan en un circuito eléctrico, no se aprecia movimiento de electrones; la continuidad eléctrica del gas es nula y la corriente eléctrica medida es 0 A.

Cuando el medio es irradiado, el gas se ioniza, generando iones positivos (átomos ionizados) e iones negativos (electrones).

Si existen dos electrodos, los iones positivos migran hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo, lo que resulta en un aumento de la conductividad eléctrica del gas y una corriente eléctrica distinta de 0 A.

Para que esto ocurra, la Energía Cinética (EC) de los iones debe ser suficiente para recorrer el circuito y ser medida por el amperímetro. Si la energía no es suficiente, los iones recapturan electrones y se produce la recombinación.

En este detector, cuanto mayor sea la variación de la conductividad eléctrica, mayor será la cantidad de radiación ionizante que incide en el medio.

Propiedades de la Cámara de Ionización

  • Buena precisión y exactitud.
  • Rendimiento bajo.

Contador Proporcional

Fundamento

Su principio es similar al de la cámara de ionización, pero la diferencia de potencial aplicada es más alta. Esto incrementa la EC de los electrones liberados por la ionización primaria, produciendo ionizaciones secundarias. Esto resulta en un detector más sensible.

Propiedad del Contador Proporcional

  • Se comporta como un espectrómetro, capaz de detectar la radiación y clasificarla según su Energía (E).

Contador Geiger-Müller

Fundamento

Opera con una diferencia de potencial aún más elevada que el proporcional. Esto genera electrones con mayor EC y una mayor capacidad para ionizar el gas. Su efecto es mucho mayor, siendo capaz de detectar una pequeña cantidad de radiación.

Propiedad del Geiger-Müller

  • Muy sensible.

Otros Tipos de Detectores

Detectores de Termoluminiscencia (TLD)

Fundamento

Se fundamenta en el efecto de la termoluminiscencia. Al ser irradiados, las partículas del material se excitan. La desexcitación ocurre cuando el material recibe calor, alcanzando una alta temperatura. En ese momento, las partículas se desexcitan y emiten radiación electromagnética (luz visible). La cantidad de luz emitida es proporcional a la radiación ionizante recibida.

Propiedades de la Termoluminiscencia

  • Preciso y exacto.
  • Reutilizable.
  • Capaz de detectar dosis en largos periodos de tiempo.

INCONVENIENTE: No constituye un historial dosimétrico inmediato.

Película Radiográfica

Fundamento

Se basa en el ennegrecimiento de la película fotográfica, provocado por la interacción de la radiación incidente con la plata. Se mide mediante microdensitometría. Al depender de la cantidad de radiación recibida, se obtiene una medida de esta.

Propiedades de la Película Radiográfica

  • Buena resolución.
  • Fácil de manipular.
  • Quedan guardadas como archivo, permitiendo estimar la E de la radiación.

INCONVENIENTES: Poco precisos, poco eficientes y no lineales. Se saturan y degeneran.

Radiaciones Detectadas y Mecanismo de Interacción

A continuación, se detalla qué radiaciones detecta cada sistema y si lo hacen de forma directa (por ionizaciones primarias, debido a que poseen carga) o indirecta (por ionizaciones secundarias, al no poseer carga).

Cámara de Ionización

  • Alfa ($\alpha$) y Beta ($\beta$): Alto rendimiento. IONIZAN DIRECTAMENTE (Ionizaciones primarias, tienen carga).
  • Rayos X ($\text{Rx}$) y Gamma ($\gamma$): Bajo rendimiento. IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).

Contador Proporcional

  • Alfa ($\alpha$) y Beta ($\beta$): IONIZAN DIRECTAMENTE (Ionizaciones primarias, tienen carga).

Geiger-Müller

  • Gamma ($\gamma$): Rendimiento bajo. IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).
  • Beta ($\beta$): Rendimiento algo mayor. IONIZAN DIRECTAMENTE (Ionizaciones primarias, tienen carga).

TLD (Termoluminiscencia)

  • Neutrones, Rayos X ($\text{Rx}$) y Gamma ($\gamma$): IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).
  • Beta ($\beta$): IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).

Película Radiográfica

  • Neutrones, Rayos X ($\text{Rx}$) y Gamma ($\gamma$): IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).
  • Beta ($\beta$): IONIZAN INDIRECTAMENTE (Ionizaciones secundarias, no tienen carga).

Centelleo (Asumiendo que se refiere a detectores de centelleo)

  • Alfa ($\alpha$) y Beta ($\beta$): Rendimiento alto. IONIZAN DIRECTAMENTE (Ionizaciones primarias, tienen carga).

Aplicaciones Específicas de los Detectores

Cámara de Ionización
  • La plana (volumen pequeño): Aplicación en la medición de la dosis del haz directo.
  • La cilíndrica (mayor volumen): Aplicación en la medición de la dosis del haz disperso y haz de fuga.
Contador Proporcional
  • Uso como espectrómetro.
Geiger-Müller
  • Uso para medidas de dosis bajas (radiación de fondo).
Semiconductor (Asumiendo que se refiere a este tipo, mencionado en las aplicaciones)
  • Medición de la dosis del haz directo.
TLD (Termoluminiscencia)
  • Dosimetría personal (dosímetro de área y dosis en pacientes).
Película Fotográfica
  • Dosimetría personal.
Centelleo
  • Detectores portátiles para niveles de contaminación y dosis bajas de radiaciones (ej. medicina nuclear).